原子吸收光譜儀由光源、原子化系統、分光系統、檢測系統等幾部分組成。通常有単光束型和雙光束型兩類。這種儀器光路系統結構簡單，有較高的靈敏度，價格較低，便于推廣，能滿足日常分析工作的要求，但其最大的缺點是，不能消除光源被動所引起的基線漂移，對測定的精密度和準確度有意境的影響。
1、 光源。光源的功能是發射被測元素的特征共振輻射。對光源的基本要求是：發射的共振輻射的半寬度要明顯小于吸收線的半寬度；輻射強度大、背景低，低于特征共振輻射強度的1%；穩定性好，30分鐘之內漂移不超過1%；噪聲小于0.1%；使用壽命長于5安培小時。空心陰極放電燈是能滿足上述各項要求的理想的銳線光源，應用最廣。
2、原子化器。其功能是提供能量，使試樣干燥，蒸發和原子化。 在原子吸收光譜分析中，試樣中被測元素的原子化是整個分析過程的關鍵環節。原子化器主要有四種類型火焰原子化器、石墨爐原子化器、氫化物發生原子化器及冷蒸氣發生原子化器。實現原子化的方法，最常用的有兩種：
火焰原子化法：是原子光譜分析中最早使用的原子化方法，至今仍在廣泛地被應用；
非火焰原子化法，其中應用最廣的是石墨爐電熱原子化法。
3、分光器。它由入射和出射狹縫、反射鏡和色散元件組成，其作用是將所需要的共振吸收線分離出來。分光器的關鍵部件是色散元件，商品儀器都是使用光柵。原子吸收光譜儀對分光器的分辨率要求不高，曾以能分辨開鎳三線Ni230.003、Ni231.603、Ni231.096nm為標準，后采用Mn279.5和279.8nm代替Ni三線來檢定分辨率。光柵放置在原子化器之后，以阻止來自原子化器內的所有不需要的輻射進入檢測器。
4、檢測系統。原子吸收光譜儀中廣泛使用的檢測器是光電倍增管，一些儀器也采用CCD作為檢測器。